600MW机组凝汽器阴极保护系统的研究及应用 (1999年)

本文详细阐述了阴极保护系统的原理和在600MW机组淡水凝汽器上的应用，研究了多点分散控制的外加电流阴极保护与涂层联合保护方法，并分析了该系统在实际工程中的应用效果。阴极保护技术是电化学保护技术的一种，其原理是基于金属腐蚀的电化学理论，通过外部向水中被保护金属结构提供一个与被保护金属表面微阳极区腐蚀产生的局部腐蚀电流方向相反的电流，使金属电位降低至保护电位范围内，迫使金属表面的阳极区消失或转变为阴极，从而抑制金属的溶解，达到防蚀目的。 在阴极保护技术中，根据外部提供阴极电流的方式不同，可分为牺牲阳极保护法和外加电流保护法两种。牺牲阳极法不需要外电源，但输出的电流有限且不可调节，一般适用于小型凝汽器和电阻率低的水中。外加电流法则依靠外部直流恒电位电源提供阴极电流，电流大且可调，适用于大型凝汽器，并能自动控制电位。在应用外加电流法时，需要充分考虑保护装置的安装、电流分布、辅助阳极形状等因素对电位分布的影响。 对于600MW机组淡水凝汽器而言，由于淡水的电阻率比海水高很多，电流传输困难，因此在设计和实施阴极保护系统时难度更大。文章中提到的系统采用了多点分散控制的外加电流阴极保护方法和涂层联合保护方法，设计新颖，并通过电化学极化曲线的测试与模拟试验，对系统参数进行了选择和调节。凝汽器的材质选择、电流密度、电位波动范围、辅助阳极的配置等都是影响保护效果的关键因素。 案例研究显示，该机组自1992年12月投入运行，由于水质恶化，凝汽器的腐蚀发展迅速。在1994年和1995年的大修中发现管板和铜管均出现了严重的局部腐蚀和点蚀现象。为了抑制腐蚀，系统中安装了自动控制恒电位仪和辅助阳极，以及不溶性金属铀(Pt)和银(Nb)制作的辅助阳极。通过精心设计和调节保护参数，有效地减缓了凝汽器管板和铜管的腐蚀。 文章还指出了系统设计中应注意的几点问题，比如辅助阳极与阴极间的距离对阴极电位的极化影响极大，并且也会影响保护金属构件的电位分布。通过合理的辅助阳极形状，可以优化阴极电流的传输和分布，从而提高保护效果。 总结来说，阴极保护技术是减少和控制电力系统中凝汽器腐蚀的有效手段，尤其是对于大型机组。通过科学的设计、精确的参数控制以及合适的材料选择，可以显著提高阴极保护系统的效能，延长设备的使用寿命，减少停机维修的时间和费用，保证发电机组的安全稳定运行。